一種激光沖擊輔助微機電器件拆卸的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種微機電器件的拆卸方法，特指一種利用激光沖擊產(chǎn)生的等離子體的膨脹及沖擊波的力學(xué)效應(yīng)來實現(xiàn)已配合微機電器件間的分離，適用于微機電器件的拆卸和分離。本發(fā)明專利技術(shù)利用激光沖擊波的力學(xué)效應(yīng)，通過沖擊波產(chǎn)生的非接觸力實現(xiàn)對微機電系統(tǒng)內(nèi)部的微機電器件的拆卸，避免了常規(guī)操作對部件的接觸劃傷及損壞以及微納尺度下難拆卸問題，充分利用激光沖擊波的沖擊壓力在激光輻射方向彈射出微機電器件，是一種全新的微機電器件拆卸方法。

Laser shock assisted disassembly method of micro electromechanical device

The invention relates to a method for removing the MEMS devices, in particular to a mechanical effect of plasma generated by laser shock expansion and shock wave have been realized with microcomputer electrical separation between, removing and separation devices for microcomputers. The invention uses the mechanical effect of laser shock wave, non contact force generated by the shock wave of MEMS MEMS devices inside the disassembly, avoid the normal operation of the components of the contact and scratch damage and micro nano scale under the difficult problem of disassembly, make full use of the impact pressure of laser shock wave in the direction of ejection of MEMS devices the laser radiation is a new method for removing MEMS devices.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種激光沖擊輔助微機電器件拆卸的方法
本專利技術(shù)涉及一種微機電器件的拆卸方法，特指一種利用激光沖擊產(chǎn)生的等離子體的膨脹及沖擊波的力學(xué)效應(yīng)來實現(xiàn)已配合微機電器件間的分離，適用于微機電器件的拆卸和分離。
技術(shù)介紹
微機電系統(tǒng)具有微型化、多樣化、微電子化的特點，具有傳統(tǒng)機電系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點，按外形尺寸大小劃分，微機電系統(tǒng)可分為：1-10mm的微小機械、1μm-1mm的微機械以及1nm-1μm的納米機械；在當(dāng)前微機電系統(tǒng)所能達(dá)到的尺度下，宏觀物理世界的基本規(guī)律仍然在起作用，但隨著器件或結(jié)構(gòu)的不斷縮小，集成度越來越高，宏觀方面可以忽略的干擾因素如加工缺陷、摩擦的作用將越來越明顯；微機電系統(tǒng)的拆卸有其特殊之處，隨著三維尺寸的減小，操作對象變得更輕、更富有彈性、更容易損壞，結(jié)構(gòu)剛度也相應(yīng)降低；同時芯片類器件具有尺寸微小、重量輕、易劃傷的特點，因此在傳統(tǒng)的操作過程中要保證對作業(yè)工具的作用力的控制來控制作業(yè)工具與器件的接觸力。激光誘導(dǎo)的沖擊波是利用激光誘導(dǎo)的高幅沖擊波產(chǎn)生的高功率密(GW/cm2級)、短脈沖(幾十ns)的強激光照射到靶材表面與表面的涂層材料相互作用使靶材表面部分涂層氣化、電離形成等離子體，等離子體在約束層和靶材之間的狹小區(qū)域內(nèi)爆炸產(chǎn)生沖擊波，激光沖擊波具有超快、高壓和高能等鮮明的特點；目前，激光沖擊強化技術(shù)、激光沖擊成形等技術(shù)都是利用激光誘導(dǎo)的沖擊波進(jìn)行的各種工程技術(shù)應(yīng)用；利用激光沖擊輔助拆卸可實現(xiàn)非接觸力的拆卸過程，而且可以通過調(diào)節(jié)脈沖激光的工藝參數(shù)，如脈沖能量、光斑大小、脈沖次數(shù)等來調(diào)節(jié)沖擊力的大小。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對微機電器件拆卸過程中存在的傳統(tǒng)操作過程容易對器件造成劃傷損壞以及微納尺度下難拆卸的問題，提出了一種激光沖擊波輔助微機電器件拆卸的方法。為了實現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)采取的激光沖擊輔助微機電器件的拆卸方法，包括以下步驟：(1)首先用酒精或丙酮清洗微機電器件表面；(2)把吸收層預(yù)涂到微機電器件表面，所述吸收層厚度為0.1-0.15mm；(3)利用吸收層的粘性把微機電系統(tǒng)粘附到金屬玻璃表面，吸收層的粘接強度大于激光沖擊微機電器件背面產(chǎn)生的壓力，使未被激光沖擊的微機電器件不會從玻璃表面脫落；金屬玻璃作為承載微機電器件的載體及激光沖擊的約束層，應(yīng)具有足夠的強度不至被激光沖擊波產(chǎn)生的瞬時高壓沖破；(4)將載有微機電系統(tǒng)的金屬玻璃定位于回收箱頂端，并且采用固定夾具將微機電器件與金屬玻璃固定，使得激光沖擊過程中微機電器件部分與金屬玻璃不分離；(5)將激光束對準(zhǔn)需要拆卸的微機電器件的背面，發(fā)射高能短脈沖激光沖擊涂有吸收層的的微機電器件背面，在沖擊過程中可采用單束或者多束激光同時沖擊要拆除的微機電器件背面，使得沖擊區(qū)域小于要拆除的微機電器件背面的面積；(6)利用激光沖擊波產(chǎn)生的高壓將需拆裝的微機電器件噴射到回收箱中，把沖擊卸下的微機電器件置于丙酮中浸泡，然后用超聲清洗除去微機電器件表面的吸收層。所述的一種激光沖擊輔助微機電器件拆卸的方法，其特征在于：所述金屬玻璃為(Gd-Tb)-Co-Al多元合金合成的塊體非晶；金屬玻璃的厚度應(yīng)使得玻璃能承受不小于500MPa的壓力。所述的一種激光沖擊輔助微機電器件拆卸的方法，其特征在于：吸收層的制備方法如下：將作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇、直徑為4~6微米的碳粉、醋酸乙酯、聚乙烯醇照質(zhì)量比6:2:1:1的比例置于容器中，將涂料攪拌調(diào)勻，然后采用質(zhì)量百分濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)涂層涂料的PH值為7，即可得到吸收層；由于粘結(jié)劑含量大具有高粘性，可以牢固的使微機電系統(tǒng)附著在金屬玻璃表面；吸收層在激光照射過程中全部汽化，不會殘留在微機電器件表面，微機電器件表面清潔無污染；涂料的酸堿性呈中性，不會由于其偏酸(堿)性對微部件表面產(chǎn)生腐蝕損傷；自干稀料采用醋酸乙酯，不含苯基化合物，無毒無副作用。所述的一種激光沖擊輔助微機電器件拆卸的方法，其特征在于：進(jìn)行拆卸的微機電器件形狀有如下要求：沿激光束輻射方向微機電器件的尺寸不可呈減小趨勢，能夠確保微機電器件可以沿激光束方向順利拆除。所述的一種激光沖擊輔助微機電器件拆卸的方法，其特征在于：所述的激光脈寬為10-20ns，激光沖擊時間為60-120ns；能量為1-12焦耳。本專利技術(shù)原理的創(chuàng)新在于利用激光沖擊波即作為拆卸微機電器件的力源，使得微機電器件從激光輻射方向彈射到事先準(zhǔn)備好的回收箱中；由于是涂在微機電器件背面的吸收層吸收激光能量，確保了微機電器件的無損性。本專利技術(shù)一種激光沖擊輔助拆卸微機電器件工藝方法的創(chuàng)新，利用激光沖擊波的力學(xué)效應(yīng)，通過沖擊波產(chǎn)生的非接觸力實現(xiàn)對微機電系統(tǒng)內(nèi)部的微機電器件的拆卸，避免了常規(guī)操作對部件的接觸劃傷及損壞以及微納尺度下難拆卸問題，充分利用激光沖擊波的沖擊壓力在激光輻射方向彈射出微機電器件，是一種全新的微機電器件拆卸方法。本專利技術(shù)采用激光沖擊波作為微機電器件拆卸的力源，具有以下優(yōu)勢：1.本專利技術(shù)基于高能短脈沖激光的沖擊波效應(yīng)，通過沖擊波產(chǎn)生及等離子體在型腔內(nèi)的膨脹產(chǎn)生的非接觸力實現(xiàn)對微機電系統(tǒng)內(nèi)部微機電器件的非接觸拆卸，避免了常規(guī)拆卸操作對部件的接觸劃傷、損壞以及微納尺度下的拆卸問題，是一種全新的微機電器件拆卸方法。2.由于本專利技術(shù)所用激光脈寬為10-20ns，因此拆卸過程具有超快的特點，可實現(xiàn)微部件瞬間分離，沖擊力作用時間極短，僅為60-120ns。3.由于本專利技術(shù)激光只是照射到吸收層而不直接照射到微器件表面，在極短時間內(nèi)激光能量都被吸收層吸收，形成等離子體、膨脹產(chǎn)生沖擊波，不會對微機電器件造成燒蝕等傷害。4.本專利技術(shù)所用吸收層可以牢固的使微機電系統(tǒng)附著在金屬玻璃表面；吸收層在激光照射過程中全部汽化，不會殘留在微機電器件表面，微機電器件表面清潔無污染。5.本專利技術(shù)還可根據(jù)需要，通過計算機控制來調(diào)節(jié)激光脈沖能量、激光束數(shù)量以及光斑大小來調(diào)節(jié)沖擊力的大小，便于調(diào)節(jié)和控制。綜上所述，本專利技術(shù)把激光沖擊的力學(xué)效應(yīng)應(yīng)用于微機電器件拆卸，可避免拆卸過程對微部件的損壞，同時可實現(xiàn)微器件的瞬間分離，拆卸過程的作用力大小通過計算機便于調(diào)節(jié)，在微機電系統(tǒng)組裝領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。附圖說明圖1是微機電系統(tǒng)示意圖及系統(tǒng)中的微機電器件(如微齒輪與軸、微軸承與軸)之間過盈配合示意圖；圖2是微機電系統(tǒng)的微機電器件表面覆蓋高粘性涂層示意圖；圖3是微機電系統(tǒng)粘附到金屬玻璃表面示意圖；圖4是激光沖擊輔助微機電器件拆卸示意圖；圖5是微機電器件II與微機電器件I分離示意圖；圖6是微機電器件II與金屬玻璃分離示意圖；1、微機電系統(tǒng)；2、微機電器件I；3、微機電器件II；4、微機電系統(tǒng)載體晶片；5、吸收層；6、金屬玻璃；7、固定夾具；8、脈沖激光；9、等離子體；圖7是激光輔助微機電器件拆卸裝置的示意圖10、計算機控制裝置；11、納秒激光發(fā)生器；12、45o全反鏡；13、調(diào)節(jié)光斑光學(xué)鏡片；14、掩膜裝置；15、基片；16、壓塊；17、回收箱；18、三軸工作臺；19、監(jiān)測裝置。具體實施方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本專利技術(shù)提出的具體裝置的細(xì)節(jié)和工作情況。微機電器件I2附著于微機電系統(tǒng)載體晶片4，微機電器件II3與微機電器件I2過盈連接，組成微機電系統(tǒng)1。用酒精或丙酮洗微機電器件I2和機電器件II3表面，把吸收層5預(yù)涂到微機電器件I2和微機電器件II3背面，吸收層5厚度為0.1本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種激光沖擊輔助微機電器件拆卸的方法，包括如下步驟：(1)首先用酒精或丙酮清洗微機電器件表面；

【技術(shù)特征摘要】
1.一種激光沖擊輔助微機電器件拆卸的方法，包括如下步驟：(1)首先用酒精或丙酮清洗微機電器件表面；(2)把吸收層預(yù)涂到微機電器件表面，所述吸收層厚度為0.1-0.15mm；(3)利用吸收層的粘性把微機電系統(tǒng)粘附到金屬玻璃表面，吸收層的粘接強度大于激光沖擊微機電器件背面產(chǎn)生的壓力，使未被激光沖擊的微機電器件不會從玻璃表面脫落；金屬玻璃作為承載微機電器件的載體及激光沖擊的約束層，應(yīng)具有足夠的強度不至被激光沖擊波產(chǎn)生的瞬時高壓沖破；(4)將載有微機電系統(tǒng)的金屬玻璃定位于回收箱頂端，并且采用固定夾具將微機電器件與金屬玻璃固定，使得激光沖擊過程中微機電器件部分與金屬玻璃不分離；(5)將激光束對準(zhǔn)需要拆卸的微機電器件的背面，發(fā)射高能短脈沖激光沖擊涂有吸收層的的微機電器件背面，在沖擊過程中可采用單束或者多束激光同時沖擊要拆除的微機電器件背面，使得沖擊區(qū)域小于要拆除的微機電器件背面的面積；(6)利用激光沖擊波產(chǎn)生的高壓將需拆裝的微機電器件噴射到回收箱中，把沖擊卸下的微機電器件置于丙酮中浸泡，然...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳德，張可新，陳光國，
申請(專利權(quán))人：重慶市涪陵區(qū)德翔機電設(shè)備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：重慶,50